EP0994324A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung der Schussabgabe einer Waffe - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung der Schussabgabe einer Waffe Download PDF

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EP0994324A1
EP0994324A1 EP98119586A EP98119586A EP0994324A1 EP 0994324 A1 EP0994324 A1 EP 0994324A1 EP 98119586 A EP98119586 A EP 98119586A EP 98119586 A EP98119586 A EP 98119586A EP 0994324 A1 EP0994324 A1 EP 0994324A1
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detection
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Hans-Rudolf Walti
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WALTI HANS RUDOLF
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WALTI HANS RUDOLF
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41J—TARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
    • F41J5/00—Target indicating systems; Target-hit or score detecting systems
    • F41J5/06—Acoustic hit-indicating systems, i.e. detecting of shock waves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41J—TARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
    • F41J5/00—Target indicating systems; Target-hit or score detecting systems
    • F41J5/02—Photo-electric hit-detector systems

Definitions

  • the invention relates to a method according to Preamble of claim 1 and a device according to Preamble of claim 6.
  • the invention is therefore based on the object a method for the detection of the firing create what misdetection of the firing for all calibers used in shooting do not occur.
  • the detection of the Projectile through a light curtain It is further preferred if in addition to the passage detection the sound of the firing as a firing criterion is used.
  • the invention is also based on the object to provide a device that the shot delivery detection allowed for all calibers without errors.
  • the figure shows a schematic representation barrel 7 of a weapon, e.g. by one Small bore pistol, a small bore rifle or one other weapon used for sport shooting.
  • the weapon is operated by a shooter who is in lying or kneeling or standing position in the Firing range (in shooting position) is in the shooting range and to a more or less distant target (Target) fires shots from the shooting range.
  • the projectile 1 is further shown, which after the shooter has fired the run 7 has left.
  • the wave fronts 6 are the sound waves specified which of the weapon (muzzle blast) and start from projectile 1.
  • the detection arrangement 2, 3 For the detection of firing is now a detection device in the example shown 2, 3 provided, which on the front, target side End of the shooting range and thus at the firing position the shooter near the muzzle of the weapon is that on the way to the targets located projectile 1, the detection arrangement 2, 3 flies through.
  • the detection arrangement is now designed that they are on the projectile 1 itself or on whose physical characteristics react and not only the secondary effects of the shot, especially the sound waves or the muzzle flash. in the is shown by the detection arrangement 2, 3 creates a complete curtain 4 of light through which the projectile passes through and briefly interrupts.
  • the light curtain is represented by the Sendund lying to the side of the flight axis of projectile 1 Receiving units 2, 3 generated, which to this Purpose with a variety of light transmitters and light receivers are equipped so that a complete light curtain (from visible or invisible light, e.g. infrared light) arises.
  • the generation of the light curtain can by known, commercially available elements take place, which preferably emit laser light Laser diodes and corresponding receiving diodes are formed become.
  • Preferably on both sides of the projectile flight axis both light emitting diodes as well light receiving diodes arranged so that one of Continuous arrangement of light strips on both sides results, which also partially or completely can overlap.
  • the light transmitters and the light receivers can be regularly on a strip-shaped board Distances can be arranged and by means of the circuit board also be wired. These boards are shown in the columnar housings arranged. To this This results in an inexpensive manufacture of the Light emitting and receiving units on both sides of the projectile flight axis.
  • the light curtain could also be from arranged above and below the flight axis of the projectile Transmitting and receiving elements are generated. Prefers is, however, the generation shown by the side transmitting and receiving elements arranged on both sides of the flight axis.
  • Light curtain is in the microsecond range for a short time the light curtain is interrupted or one or more the light bands emitted by the laser diodes is completely or partially interrupted for this short time.
  • the corresponding short-term light drop is from the respective opposite receiving diodes in one correspondingly changing electrical signal implemented.
  • the Signals of all receiving diodes are, individually or in Groups combined, to form a detection circuit 8 given the corresponding change in diode signals detected.
  • the lines from the sending and receiving units 2, 3 to the circuit 8 are in the Figure only schematically with a line in the unit 3rd specified.
  • the detection circuit 8 can also continue for the supply of the laser diodes and if necessary for a modulation of the laser light and one accordingly coordinated detection of the received diode signals, to reduce the influence of unmodulated ambient light.
  • the detection circuit 8 generates from the signals of the receiving diodes a shot firing signal 10, which in the drawing is symbolically represented as a pulse signal, and which to a known control and evaluation unit 9 of an automatic hit display system which, since known per se, is not further here must be explained.
  • This control and evaluation unit processes the firing signal 10 to known ones Way forward to any false reports due to errors to suppress shots fired at wrong targets or display as an error.
  • the detection circuit 8 speaks to the generation of the firing signal 10 only for short-term changes of their input signal originating from the receiving diodes which in the expected time range of a projectile flying through the light curtain 4. Longer breaks in the light curtain, such as they e.g. caused by an insect flying through it which is not the speed of the projectile 1 can be achieved by the detection circuit 8 not taken into account and do not lead to the tax a firing signal 10. As already mentioned, several light curtains 4 arranged one behind the other, so the detection circuit 8 can further consider whether all curtains 4 are within the for the projectile speed flew through the expected period of time or have been interrupted and only then a firing signal Generate 10 if this is the case. With the described Method or the device with the light curtain 4, it is fundamentally possible to make an error-free Firing shot detection to be carried out, since no influences neighboring shooting range or weapons can occur.
  • a microphone 5 is used, which in particular the sound waves of the muzzle blast registered.
  • the output signal of the microphone 5 can are also given to the detection circuit 8. This then analyzes whether after the interruption of the Light curtain within a given time window a sound event arrives at the microphone 5, which for predetermined and adjustable on the detection circuit 8 Weapon type fits. A firing signal is then only generated when both event detections, both on the light curtain 4 as well as through the microphone 5 Show firing. By linking both events can reduce the likelihood of false positives be further reduced. This link could also be take place in the arrangement 9 when the microphone signal is not led to circuit 8, but evaluated separately becomes.
  • a signal to link to the signal The light curtain could be used for such weapons a muzzle flash is visible, also from the known Detection of the same can be obtained.
  • This signal will then instead of the microphone signal as described above used for linking. It is also possible to get one to use such signals in addition to the microphone signal, so that three signals (light curtain, microphone and muzzle flash detection) are linked, to generate a shot firing signal.

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Abstract

Zur Erfassung der Schussabgabe einer Waffe (7) wird der Durchtritt des Projektils (1) durch einen Lichtvorhang (4) erfasst. Dadurch kann auf einfache und sehr sichere Weise die Detektion der Schussabgabe erfolgen. Das Schussabgabesignal (10) wird vorzugsweise zur Verwendung in automatischen Trefferanzeigeanordnungen (9) verwendet. Ausserdem kann ein Schallwellendetektor (5) oder Mündungsteuerdetektor verwendet werden. Alternativ zur Lichtschranke (4) kann das Projektil (1) induktiv erfasst werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung gemäss Oberbegriff des Anspruchs 6.
Es ist bekannt, die Schussabgabe einer Waffe zu detektieren, wobei dies insbesondere bei automatischen Trefferanzeigen in Scheibenständen vorgenommen wird, um erkennen zu können, ob der richtige Schütze auf die jeweilige Scheibe geschossen hat, oder ob ein Schuss von einem anderen Schützen fälschlicherweise auf die nicht ihm zugeordnete Scheibe abgegeben worden ist. Zur Erkennung der Schussabgabe ist es bekannt, bei grosskalibrigen Waffen mit Infrarotsensoren das Mündungsfeuer zu detektieren und allenfalls zusätzlich die Schallwellen der Schussabgabe mit einem Mikrofon zu erfassen. Bei kleinkalibrigen Waffen, bei denen kein Mündungsfeuer detektierbar ist, erfolgt die Erkennung der Schussabgabe nach Stand der Technik nur über die Detektion der Schallwellen. Bei nebeneinanderliegenden Schiesslagern ist indes die sichere Detektion der Schallwellen nicht einfach, da auch reflektierte Schallwellen benachbarter Schiesslager erfasst werden. Es ist versucht worden, diese Probleme mit der Anordnung von zwei Mikrofonen pro Schiesslager bzw. Schütze und der Berücksichtigung von Laufzeitdifferenzen zu lösen. Diese Lösung hat sich als zuverlässig erwiesen, kann aber in seltenen Fällen trotzdem Fehldetektionen ergeben. Solche Fehldetektionen - auch wenn höchst selten - sollten im wettkampfmässigen Schiesssport, insbesondere bei internationalen Wettkämpfen, nicht auftreten.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erkennung der Schussabgabe zu schaffen, bei welchem Fehldetektionen der Schussabgabe für alle im Schiesssport verwendeten Kaliber mit Sicherheit nicht auftreten.
Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass die Schussabgabeerkennung auf der Detektion des Projektils selber beruht und nicht auf Sekundäreffekten, wie insbesondere Schall, ergibt sich eine Erkennungsmöglichkeit die prinzipbedingt fehlerfrei sein kann, da der Durchtritt von Projektilen benachbarter Schiesslager durch die Detektionsanordnung des jeweiligen Schiesslagers ausgeschlossen werden kann.
Bevorzugterweise erfolgt die Detektion des Projektils durch einen Lichtvorhang. Weiter ist es bevorzugt, wenn zusätzlich zur Durchtrittserkennung auch noch der Schall der Schussabgabe als Schussabgabekriterium herangezogen wird.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die Schussabgabeerkennung für alle Kaliber fehlerfrei erlaubt.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
Dadurch, dass die Detektionsanordnung den Durchtritt des Projektils erkennt und nicht auf Sekundäreffekte abstellt, kann auch bei der Vorrichtung prinzipiell Fehlerfreiheit erreicht werden.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der einzigen Figur erläutert. Diese zeigt schematisch die Abgabe eines Schusses sowie die Vorrichtung zu deren Erkennung.
Die Figur zeigt in schematischer Darstellung den Lauf 7 einer Waffe, bei der es sich z.B. um eine Kleinkaliberpistole, ein Kleinkalibergewehr oder eine sonstige zum Sportschiessen benützte Waffe handeln kann. Die Waffe wird von einem Schützen bedient, der sich in liegender oder kniender oder stehender Stellung im Schiesslager (in Schiessposition) im Schiessstand befindet und auf ein mehr oder weniger weit entferntes Ziel (Zielscheibe) des Schiessstandes Schüsse abgibt. In der Figur ist weiter das Projektil 1 dargestellt, welches nach erfolgter Schussabgabe durch den Schützen den Lauf 7 verlassen hat. Mit den Wellenfronten 6 sind die Schallwellen angegeben, welche von der Waffe (Mündungsknall) und vom Projektil 1 ausgehen. Zur Detektion der Schussabgabe ist nun im gezeigten Beispiel eine Detektionseinrichtung 2, 3 vorgesehen, welche am vorderen, zielscheibenseitigen Ende des Schiesslagers und damit bei Schussposition des Schützen nahe der Mündung der Waffe so angeordnet ist, dass das auf dem Weg zu den Zielscheiben befindliche Projektil 1 die Detektionsanordnung 2, 3 durchfliegt. Die Detektionsanordnung ist nun so ausgestaltet, dass sie auf das Projektil 1 selber bzw. auf dessen körperliche Eigenschaften reagiert und nicht nur auf die ausgelösten Sekundärerscheinungen des Schusses, insbesondere die Schallwellen oder das Mündungsfeuer. Im gezeigten Beispiel wird durch die Detektionsanordnung 2, 3 ein lückenloser Vorhang 4 aus Licht erzeugt, durch welchen das Projektil hindurchtritt und diesen kurzzeitig unterbricht. Der Lichtvorhang wird vorliegend durch die seitlich der Flugachse des Projektils 1 liegenden Sendeund Empfangseinheiten 2, 3 erzeugt, welche zu diesem Zweck mit einer Mehrzahl von Lichtsendern und Lichtempfängern ausgerüstet sind, so dass ein lückenloser Lichtvorhang (aus sichtbarem oder unsichtbarem Licht, z.B. Infrarotlicht) entsteht. Die Erzeugung des Lichtvorhanges kann dabei durch an sich bekannte, handelsübliche Elemente erfolgen, welche vorzugsweise von Laserlicht aussendenden Laserdioden und entsprechenden Empfangsdioden gebildet werden. Vorzugsweise sind dabei beidseits der Projektilflugachse sowohl lichtaussendende Dioden als auch lichtempfangende Dioden angeordnet, so dass sich eine von beiden Seiten ausgehende lückenlose Anordnung von Lichtbändern ergibt, welche einander auch teilweise oder ganz überlappen können. Die Lichtsender und die Lichtempfänger können dabei auf einer streifenförmigen Platine in regelmässigen Abständen angeordnet sein und mittels der Platine auch beschaltet sein. Diese Platinen sind in den gezeigten säulenförmigen Gehäusen angeordnet. Auf diese Weise ergibt sich eine kostengünstige Herstellung der Lichtsende- und Empfangseinheiten beidseits der Projektilflugachse.
Natürlich könnte der Lichtvorhang auch von oberhalb und unterhalb der Flugachse des Projektils angeordneten Sende- und Empfangselementen erzeugt werden. Bevorzugt ist indes die dargestellte Erzeugung durch seitlich beidseits der Flugachse angeordnete Sende- und Empfangselemente. Beim Durchtritt des Projektils 1 durch den Lichtvorhang wird für eine kurze Zeit im Mikrosekundenbereich der Lichtvorhang unterbrochen bzw. eines oder mehrere der von den Laserdioden ausgesandten Lichtbänder wird für diese kurze Zeit ganz oder teilweise unterbrochen. Der entsprechende kurzzeitige Lichtabfall wird von den jeweils gegenüberliegenden Empfangsdioden in ein sich entsprechend änderndes elektrisches Signal umgesetzt. Die Signale aller Empfangsdioden werden, einzeln oder in Gruppen zusammengefasst, zu einer Detektionsschaltung 8 gegeben, welche die entsprechende Änderung der Diodensignale detektiert. Die Leitungen von den Sende- und Empfangseinheiten 2, 3 zu der Schaltung 8 sind dabei in der Figur nur schematisch mit einer Linie bei der Einheit 3 angegeben. Die Detektionsschaltung 8 kann weiter auch für die Speisung der Laserdioden besorgt sein und allenfalls für eine Modulation des Laserlichts und eine entsprechend darauf abgestimmte Detektion der Empfangsdiodensignale, um den Einfluss von unmoduliertem Fremdlicht herabzusetzen. Die Detektionsschaltung 8 erzeugt aus den Signalen der Empfangsdioden ein Schussabgabesignal 10, welches in der Zeichnung symbolisch als Pulssignal dargestellt ist, und welches an eine an sich bekannte Steuer- und Auswerteinheit 9 eines automatischen Trefferanzeigesystems abgegeben wird, welches, da an sich bekannt, hier nicht weiter erläutert werden muss. Diese Steuer- und Auswerteinheit verarbeitet das Schussabgabesignal 10 auf bekannte Weise weiter, um allfällige Fehlanzeigen durch fehlerhaft auf falsche Scheiben abgegebene Schüsse zu unterdrücken oder als Fehler anzuzeigen.
Die Detektionssschaltung 8 spricht zur Erzeugung des Schussabgabesignals 10 nur auf kurzzeitige Änderungen ihres von den Empfangsdioden stammenden Eingangssignales an, welche im zu erwartenden Zeitbereich eines den Lichtvorhang 4 durchfliegenden Projektils liegen. Länger dauernde Unterbrechungen des Lichtvorhanges, wie sie z.B. durch ein hindurchfliegendes Insekt hervorgerufen werden, welches nicht die Geschwindigkeit des Projektils 1 erreichen kann, werden durch die Detektionssschaltung 8 nicht berücksichtigt und führen nicht zur Abgabe eines Schussabgabesignales 10. Werden, wie bereits erwähnt, mehrere Lichtvorhänge 4 hintereinander angeordnet, so kann die Detektionsschaltung 8 ferner in Betracht ziehen, ob alle Vorhänge 4 innerhalb der für die Projektilgeschwindigkeit zu erwartenden Zeitdauer durchflogen bzw. unterbrochen worden sind und nur dann ein Schussabgabesignal 10 erzeugen, wenn dies der Fall ist. Mit dem beschriebenen Verfahren bzw. der Vorrichtung mit dem Lichtvorhang 4 ist es prinzipbedingt möglich eine fehlerfreie Schussabgabeerkennung durchzuführen, da keine Einflüsse benachbarter Schiesslager bzw. Waffen vorkommen können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsart wird weiter, wie an sich bekannt, ein Mikrofon 5 eingesetzt, welches insbesondere die Schallwellen des Mündungsknalles registriert. Das Ausgangssignal des Mikrofons 5 kann ebenfalls auf die Detektionsschaltung 8 gegeben werden. Diese analysiert dann, ob nach der Unterbrechung des Lichtvorhangs innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters ein Schallereignis am Mikrofon 5 eintrifft, welches zum vorgegebenen und an der Detektionsschaltung 8 einstellbaren Waffentyp passt. Ein Schussabgabesignal wird dann nur erzeugt, wenn beide Ereignisdetektionen, sowohl am Lichtvorhang 4 als auch durch das Mikrofon 5 eine erfolgte Schussabgabe anzeigen. Durch die Verknüpfung beider Ereignisse kann die Wahrscheinlichkeit von Fehlanzeigen weiter herabgesetzt werden. Diese Verknüpfung könnte auch in der Anordnung 9 erfolgen, wenn das Mikrofonsignal nicht zur Schaltung 8 geführt wird, sondern separat ausgewertet wird. Ein Signal zur Verknüpfung mit dem Signal des Lichtvorhanges könnte für solche Waffen, bei denen ein Mündungsfeuer sichtbar ist, auch aus der bekannten Detektion desselben gewonnen werden. Dieses Signal wird dann anstelle des Mikrofonsignals wie oben beschrieben zur Verknüpfung herangezogen. Es ist auch möglich, ein solches Signale zusätzlich zum Mikrofonsignal heranzuziehen, so dass also drei Signale (Lichtvorhang, Mikrofon und Mündungsfeuerdetektion) miteinander verknüpft werden, um ein Schussabgabesignal zu erzeugen.
Anstelle der bevorzugten beschriebenen Ausführungsform mit Lichtvorhang können auch andere Detektionsprinzipien verwendet werden, welche direkt auf das Projektil selber bzw. dessen Körper ansprechen. So ist es möglich, anstelle des Lichtvorhanges eine grossflächige Spulenanordnung zu schaffen, welche den Durchtritt des metallenen Projektils 1 auf induktive Weise registriert. Ferner ist es möglich, durch schnelle Pyrometer, welche einen längeren Flugbahnabschnitt des Projektils 1 erfassen als der Lichtvorhang 4, eine Detektion der relativ hohen Projektiltemperatur nach dessen Austritt aus dem Waffenlauf zu detektieren.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Erzeugung eines Schussabgabesignals (10) bei der Schussabgabe durch eine Waffe (7), dadurch gekennzeichnet, dass der Durchtritt des Projektils (1) durch mindestens eine auf das Projektil selber ansprechende Detektionsanordnung (2, 3) erkannt und daraufhin das Schussabgabesignal (10) erzeugt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsanordnung (2, 3) mindestens einen Lichtvorhang (4) erzeugt, dessen Unterbrechung durch das Projektil (1) erkannt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsanordnung den Durchtritt des Projektils (1) induktiv erfasst.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Schallwellen (6) und/oder das Mündungsfeuer der Schussabgabe erfasst werden, und dass das von der Schallwellenerfassung und/oder Mündungsfeuererfassung hervorgerufene Signal mit der Durchtrittserkennung des Projektils kombiniert wird.
  5. Anwendung des Verfahrens bei der automatischen Trefferanzeige in Schiessständen.
  6. Vorrichtung zur Erkennung der Schussabgabe einer Waffe (7) und zur Erzeugung eines Schussabgabesignals (10), umfassend mindestens eine Detektionsanordnung (2, 3) für die Schussabgabe sowie eine mit dieser (2, 3) verbundene Auswerteinheit (8) zur Erzeugung des Schussabgabesignals (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsanordnung (2, 3) zur Erkennung des Durchtritts des Projektilkörpers (1) durch die Detektionsanordnung hindurch ausgestaltet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsanordnung zur Erzeugung eines vom Projektilkörper unterbrechbaren Lichtvorhanges (4) ausgestaltet ist, insbesondere zur Erzeugung eines Lichtvorhanges aus Licht im Infrarotbereich.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsanordnung eine Mehrzahl von einander im Abstand gegenüberliegende Lichtsender und Lichtempfänger aufweist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtsender von Laserlicht abgebende Halbleiterelementen gebildet werden.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass Lichtsender beidseits der Projektilfluglinie und Lichtempfänger beidseits dieser Linie angeordnet sind.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung (5, 8) zum Empfang und zur Auswertung der bei der Schussabgabe erzeugten Schallwellen (6) und/oder des bei der Schussabgabe erzeugten Mündungsfeuers vorgesehen ist.
  12. Verwendung der Vorrichtung zur Schussabgabeerkennung bei automatischen Trefferanzeigen in Schiessständen.
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